Sistem, DNA’yı belirli bir genetik dizide kesmek üzere programlanmış enzimleri kullanarak çalışır.
Yeni bir çalışma raporuna göre, yeni bir gen düzenleme tekniği, en sık tip 2A ekstremite-kuşak kas distrofisine (LGMD) neden olan mutasyonu düzeltmeyi başardı .
Araştırmacılar, çalışmada şunları yazdı: “En sık görülen [LGMD tip 2A] mutasyonunu düzeltmek için etkili ve kesin bir onarım gösteriyoruz… Yaklaşımımız, LGMD tip 2A için otolog [kendinden türetilen] hücre replasman tedavileri için umut verici bir kaynaktır.” Cas9’un neden olduğu tek kesim , kurucu mutasyona neden olan kas distrofisinin yüksek verimli ve şablonsuz onarımını mümkün kılıyor .
LGMD, esas olarak omuzları ve kalçaları etkileyen kas zayıflığına neden olan iki düzineden fazla genetik bozukluğu kapsar . LGMD’nin en yaygın biçimi, dünya çapında yaklaşık 80.000 kişiyi etkileyen tip 2A’dır (ayrıca tip R1 olarak da adlandırılır).
LGMD tip 2A, CAPN3 genindeki mutasyonlardan kaynaklanır . CAPN3’te yüzlerce hastalığa neden olan mutasyon belgelenmiştir. En yaygın olanı, c.550delA adı verilen delesyon varyantı doğu Akdeniz’den kaynaklanır.
Almanya’daki bilim insanları c.550delA mutasyonunu “düzeltmek” için CRISPR-Cas9 teknolojisini kullanan bir sistem oluşturdu. Bakterilerin kendilerini enfekte eden virüslere karşı savunmak için kullandıkları moleküler mekanizmalardan uyarlanan CRISPR-Cas9, DNA’yı belirli bir genetik dizide kesmek üzere programlanabilen enzimleri kullanarak çalışıyor.
DNA molekülleri iki şerit halinde oluşur ve bu onlara ünlü çift sarmal şeklini verir. Sistem, iki ipi eşit olmayan şekilde keserek çalışır, böylece bir iplik diğerinden biraz daha öne çıkar. Hücrenin normal DNA onarım mekanizması kesiği düzeltmek için devreye girdiğinde, fazladan bir nükleotidi (DNA’nın yapı taşlarından biri) “doldurur”, böylece her iki iplik de aynı uzunlukta olur. Esasen, DNA onarım mekanizması, bir nükleotidin silindiği yere ek bir nükleotid yerleştirilerek mutasyonun onarılması için kandırılır.
Yaygın LGMD gen mutasyonlarının düzeltilmesi
Gen düzenleme sistemini optimize etmek ve araştırma modellerinde test etmek için yapılan testlerden sonra araştırmacılar, LGMD tip 2A’lı kas uydu hücrelerindeki mutasyonu düzeltip düzeltemeyeceğini incelediler. Uydu hücreleri, hücre terapisi için potansiyel bir yol olarak araştırılan kas kök hücrelerinin özel bir alt kümesidir. Buradaki fikir, bu hücreleri toplamak, mutasyonu düzeltmek için onları düzenlemek ve ardından sağlıklı kaslara dönüşmeleri için bunları hastaya geri nakletmektir.
Araştırmacılar, “Uydu hücreleri hareketsiz olduklarından (aktif olmadıklarından) dikkat çekicidir, ancak yaşlılıkta bile iskelet kasını yenileyebilmektedirler” diye yazdı.
Sistem, üç LGMD tip 2A hastasından alınan uydu hücreleri üzerinde test edildi. Bunlardan ikisinde her iki CAPN3 kopyası da c.550delA mutasyonunu taşıyordu. Düzenleme sonrasında önemli sayıda gen düzeltildi; bir hastada %55, diğerinde %33.
Üçüncü hasta sadece bir CAPN3 geninde 550delA mutasyonunu barındırıyordu . Bu hastanın uydu hücrelerindeki doğru dizilerin sayısı, CRISPR-Cas9 sistemi düzenlemesinden sonra %50’den %79’a yükseldi.
Hücrelerin daha fazla profilinin çıkarılması, gen düzenlemenin, gen tarafından kodlanan CAPN3 proteininin artan fonksiyonuna yol açtığını ve düzenlemenin diğer istenmeyen genlerde herhangi bir “hedef dışı” değişikliğe neden olmadığını gösterdi.
Araştırmacılar ayrıca LGMD tip 2A modelinde farelerin kas dokusuna hastadan türetilmiş uydu hücreleri enjekte ettiler. Sonuçlar, gen düzenleme yoluyla düzeltilen hücrelerin daha iyi büyüyebildiğini ve yeni kas dokusu oluşturabildiğini gösterdi.
Araştırmacılar, “Düzenlenmiş ve sağlıklı kontrol hücreleri başarılı bir şekilde kaslara entegre oluyor, yeni kas lifleri oluşturuyor ve kök hücre nişini yeniden dolduruyor” diye yazdı ve bu yaklaşımın bir sınırlamasının, teknik kısıtlamaların genellikle çok fazla hücrenin mevcut olmadığı anlamına geldiğini belirtti. herhangi bir hasta. Bu, özellikle kalçalardaki büyük kasları hedef alırken, bu tekniği kullanan hücre bazlı tedavilerin ne kadar etkili olabileceğini sınırlayabilir. Araştırmacılar, teknik kapasitelerini geliştirmek ve kas distrofisini tedavi etmek için hücre temelli stratejileri keşfetmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu söyledi.